Elementtipiirustustuotannon tehostaminen ja automatisointi

Abstract

Rakennusalalla on viime aikoina ollut trendinä pyrkimys vähentää suunnittelussa toistuvaa manuaalista työtä ja mahdollisuuksien mukaan jopa automatisoida joitain suunnitteluprosessin vaiheita erilaisin työkaluin ja algoritmein. Yksi tehostamispotentiaalia sisältävä osa suunnitteluprosessia on myös elementtipiirustustuotanto. Tekla Structures -mallinnusohjelmistolla tuotettujen elementtipiirustuksien luominen vaatii paljon samankaltaista ja toistuvaa manuaalista työtä. Piirustuksien luominen tietomallista vie suunnittelubudjetista lähes puolet, minkä vuoksi piirustustuotannon tehostamisella on suuri vaikutus suunnittelukustannuksiin. Tutkimuksen päätavoitteena on selvittää, millä eri tavoin tietomallipohjaisesti suunniteltujen teräsbetonielementtien piirustustuotantoa voidaan tehostaa ja mahdollisesti automatisoida. Päätavoitteen tukemiseksi selvitetään myös elementtipiirustuksien sisältövaatimukset, suositellut esitystavat ja pyritään tunnistamaan nykyisen piirustustuotannon keskeisimmät haasteet. Nämä selvittämällä saadaan tuotettua tutkimustietoa, jota voidaan hyödyntää elementtipiirustustuotannon kehityksessä. Tutkimusmenetelminä diplomityössä käytetään kirjallisuuskatsausta ja empiiristä tutkimusta. Kirjallisuuskatsauksen keinoin selvitetään elementtipiirustuksien sisällölle asetetut vaatimukset, suositukset sekä vaihtoehtoisien ohjelmistojen ja kehitystapojen mahdollisuuksia. Empiirisen tutkimuksen keinoin pyritään tutkimaan vaihtoehtoisten ohjelmistojen ja kehitystapojen soveltuvuutta mahdollisuuksien mukaan sekä selvittämään nykyisen piirustustuotannon haasteita. Lähdemateriaalina käytetään standardeja, Betoniteollisuuden ja Rakennustiedon ohjeita sekä eri ohjelmistotuottajien laatimia käyttöohjeita. Rakennepiirustuksien ja elementtipiirustuksien esitystapojen lähtökohtana pidetään kansainvälisen standardisoimisjärjestön ISO-standardeja, jotka määrittävät yleiset pelisäännöt niin viivatyypeille, leikkauksille, kuin muillekin piirustuksessa esitettäville asioille. Elementtipiirustuksien tulee sisältää pääpiirteittäin kaikki elementtien rakenteellisen toiminnan, turvallisen valmistamisen, kuljetuksen ja asentamisen kannalta tarvittava tieto. Tutkimuksessa nykyisen piirustustuotannon suurimmiksi haasteiksi tunnistettiin piirustuksien luomisessa toistuva manuaalinen työ, virheelliset piirustusmerkinnät ja mittaviivat, jotka johtavat suunnitteluvirheisiin sekä elementtipiirustuksien vaihteleva ulkonäkö suunnittelijasta riippuen. Elementtipiirustusten luomiselle löydettiin kaksi eri tapaa. Teklassa tuotettu piirustuspohja, joka sisältää näkymät elementistä, voidaan muuttaa DWG-muotoon ja viedä toiseen ohjelmaan. Tällöin kuitenkin menetetään paljon tietomalliin tuotettua tietoa. Myöskään esimerkiksi AutoCAD piirustusohjelmasta ei löydy oletuksena sellaisia työkaluja, joilla tätä prosessia saataisiin tehostettua. Toisena vaihtoehtona on tuottaa piirustus täysin Teklassa. Tällöin voidaan joko Tekla Open API:n tai Grasshopperin avulla luoda manuaalisen työn korvaavia työkaluja ja sovelluksia. Lopullisena tutkimustuloksena huomattiin, että Teklalla tuotettua elementtipiirustustuotantoa kannattaa kehittää Tekla Open API:n kautta. Tämä vaatii ohjelmointitaitoja, mutta tätä kautta voidaan luoda aiemmin tunnistettuihin haasteisiin kohdennettuja pienempiä tehostavia ja automaatiota lisääviä työkaluja ja ohjelmistoliitännäisiä. Vaihtoehtoisesti voidaan myös luoda kokonaan suurempia kokonaisuuksia suorittava ulkoinen sovellus, joka luo esimerkiksi piirustuksen alusta loppuun luomalla kaikki tarvittavat näkymät ja mitoittamalla ne aiemmin määritettyjen esitystapojen mukaan.

The construction industry has been trending towards reducing repetitive manual work in design process and if possible, automating some phases of the process with various tools and algorithms. One such part of the design process that includes efficiency possibilities is precast element drawing production. It takes a lot of similar and repetitive manual work to create element drawings with Tekla Structures modelling software. The creation of drawings from BIM takes almost half of the design budget, which means that the efficiency of cast unit drawing production has a major impact on designing costs. The main objective of the study is to identify the different ways in which the drawing production of precast concrete elements, designed on BIM basis, can be enhanced and possibly automated. To support the main objective, the content requirements and recommended presentation styles and the main challenges of current drawing production will also be examined. These results can be used to support the development of element drawing production. Literature review and empirical research are used as methods of research. The literature review will be used to examine the requirements and recommendations for the content of element drawings and possibilities for alternative software and development methods. Empirical research aims to explore the suitability of alternative software and development methods and to identify the challenges of current drawing production. The main source material is standards, instructions by Betoniteollisuus and Rakennustieto and user instructions by different software producers. The presentation of structural and precast element drawings is based on ISO standards, which define general rules for line types, cut views and other matters. In summary, the element drawings should contain all the information necessary for safe manufacturing, transporting and installation of the elements. The main challenges of current drawing production were identified as recurring manual work, incorrect drawing marks and dimension lines leading to design errors and variable appearance of the element drawings depending on the designer. In this research two different ways were found for the creation of drawings. The drawing base created with Tekla, which includes the views of the element, can be changed to DWG format and exported to another program. However, in this way, much of the data from BIM will be lost. Also, for example, AutoCAD does not provide the tools needed to enhance this process by default. The second option is to produce the drawing completely in Tekla. In this case, either Tekla Open API or Grasshopper can be used to create plugins or external applications to enhance or even automate the creation of the drawings. The result of the study was that it was worth developing the element drawing production produced by Tekla through Tekla Open API. This requires programming skills, but it can be used to create smaller tools and plugins that enhance and increase automation by targeting the previously identified challenges. Alternatively, an external application can also be created to perform larger entities for example by creating a drawing from start to finish by creating all the necessary views and dimensioning them according to previously defined presentations.